DE102019107984A1

DE102019107984A1 - Druckbehälter und Verfahren zum Herstellen eines Druckbehälters

Info

Publication number: DE102019107984A1
Application number: DE102019107984.5A
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Stahl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-10-01
Also published as: US20220170595A1; CN113614438A; WO2020193261A1; CN113614438B

Abstract

Die hierin offenbarte Technologie betrifft einen Druckbehälter 5 mit einer Wandung 10, welche einen Innenraum 8 umgibt, wobei die Wandung 10 eine Anordnung von Wandungsfäden 20 und eine Matrix 22 aufweist, wobei ferner eine Innenstruktur 9 mit einer Anzahl von Innenfäden 30, 32, 34 zur Verspannung vorgesehen ist. Die hierin offenbarte Technologie betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Druckbehälters.

Description

Die hierin offenbarte Technologie betrifft einen Druckbehälter sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Druckbehälters.
Drucktanks sind als solche grundsätzlich bekannt. Sie können beispielsweise als faserverstärkte Drucktanks ausgeführt sein. Sie dienen beispielsweise in Kraftfahrzeugen oder anderen mobilen Einheiten zum Lagern von Kraftstoff, welcher bei Raumtemperatur und Normaldruck gasförmig ist. Durch das Lagern des Kraftstoffs unter hohem Druck kann in einem vorgegebenen Volumen eine erheblich höhere Menge des Kraftstoffs gelagert werden.
Es hat sich gezeigt, dass Drucktanks häufig an bestimmte vorhandene Bauräume angepasst werden sollen, welche in Kraftfahrzeugen vorhanden sind, um einen solchen Bauraum bestmöglich auszunutzen. Derartige Bauräume haben häufig keine einfache Form, wie beispielsweise eine Kugel- oder Zylinderform. Je besser ein Drucktank an den Einbauraum angepasst werden kann, desto besser kann der vorhandene Platz ausgenutzt werden.
Aus dem Stand der Technik sind hierzu beispielsweise Schlangentanks, Würstchentanks oder Wabentanks bekannt. Schlangentanks sind beispielsweise aus mehreren verbundenen Tanks mit kleinerem Durchmesser ausgebildet. Dadurch bleibt jedoch der Raum zwischen den Tanks ungenutzt. Wabentanks nutzen auch Raum zwischen den Tanks, indem sie sich zumindest für innenliegende Wände zwischen den Tanks von der runden Form lösen. Da auf beiden Seiten der gleiche Druck anliegt, wird die runde Form dort nicht benötigt. Wabentanks sind jedoch in der Herstellung aufwändig. Außerdem werden lediglich die Spannungen senkrecht zur Längsachse durch das übliche Wickelverfahren aufgenommen.
Für die Spannungen in Längsrichtung ist eine separate Lösung notwendig. Außerdem sind bei Wabentanks neben der sehr aufwändigen Herstellung für die Innenwände weiterhin Harz und Liner vorgesehen, wodurch das Nutzvolumen des Behälters verringert wird.
Es ist deshalb eine Aufgabe, einen Druckbehälter bereitzustellen, welcher diesbezüglich alternativ oder besser ausgeführt ist, beispielsweise den vorhandenen Bauraum noch besser nutzt. Es ist des Weiteren eine Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Druckbehälters vorzusehen.
Dies wird durch einen Druckbehälter und ein Verfahren gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausführungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Die hierin offenbarte Technologie betrifft einen Druckbehälter. Der Druckbehälter weist eine Wandung auf, welche einen Innenraum umgibt, wobei die Wandung eine Anordnung aus Wandungsfäden und eine Matrix aufweist, wobei die Anordnung in der Matrix eingebettet ist. Der Druckbehälter weist eine Innenstruktur auf, welche eine Anzahl von Innenfäden aufweist. Die Innenfäden treten an jeweiligen Eintrittsstellen in die Wandung ein und sind in der Matrix verankert. Die Innenfäden verspannen je zumindest zwei Eintrittsstellen der Wandung gegeneinander.
Durch die Verwendung des eben beschriebenen Druckbehälters ist es möglich, die erforderliche Stabilität ausschließlich oder zumindest zu einem Teil durch die Innenfäden bereitzustellen. Die Innenfäden sind im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Innenwandungen oder der Ausführung mit separaten Tanks erheblich weniger aufwändig und nehmen deutlich weniger Volumen ein. Dadurch kann eine optimale Bauraumausnutzung erreicht werden, und es geht nur sehr wenig Volumen durch Innenwände verloren.
Die Anordnung aus Wandungsfäden kann beispielsweise netzförmig ausgeführt sein. Die Innenfäden können beispielsweise gruppenweise parallel zueinander angeordnet sein. Durch das Verspannen von jeweiligen Eintrittsstellen kann eine Stabilität gegen eine entsprechende Dehnung dieser Wandungsstellen erreicht werden.
Gemäß einer Ausführung umgreifen die Innenfäden zur Verankerung in der Matrix jeweils zwischen zwei Eintrittsstellen eine Anzahl von Wandungsfäden. Bei der Produktion können dabei die Innenfäden beispielsweise über einen Fadenvorrat wie eine Rolle durch die Wandungsfäden geführt werden oder, wenn das freie Fadenende verwendet wird, kann beispielsweise das freie Fadenende des Innenfadens über eine längere Strecke durch die Wandungsfäden geführt werden, um mindestens den Innenraum wieder zurück zu durchqueren.
Gemäß einer weiteren Ausführung verlaufen zwischen einer Anzahl von Wandungsfäden und einer Außenseite der Wandung jeweilige Innenfäden durch die Matrix. Diese Ausführung hat produktionstechnisch Vorteile, da sie ermöglicht eine Verankerung zu erreichen, wobei der Innenfaden nur über den minimal notwendigen Weg geführt werden muss.
Die genannten Ausführungen können auch kombiniert werden, d.h. es können Innenfäden vorgesehen sein, welche Wandungsfäden umgreifen, und es können Innenfäden vorgesehen sein, welche zwischen Wandungsfäden und Außenseite der Wandung verlaufen. Durch beide möglichen Ausführungen kann eine jeweilige Verankerung der Innenfäden in der Wandung erreicht werden.
Der jeweilige Innenfaden verläuft gemäß einer Ausführung zwischen zwei seiner Eintrittsstellen ausschließlich innerhalb der Matrix. Dadurch können eventuelle Undichtigkeiten, welche dadurch entstehen könnten, dass ein Innenfaden aus einer Außenseite der Wandung austritt, vermieden werden.
Gemäß einer Ausführung ist die Wandung glatt ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausführung ist die Wandung in Form aneinander angrenzender Kugel- und/oder Zylindersegmente ausgebildet. Auch diese Ausführungen können kombiniert werden, d.h. ein Teil der Wandung kann glatt ausgebildet sein und ein Teil der Wandung kann in Form aneinander angrenzender Kugel- und/oder Zylindersegmente ausgebildet sein. Dies kann sich jeweils sowohl auf die äußere wie auch auf die innere Begrenzung der Wandung beziehen. Äußere und innere Begrenzungen der Wandung können jedoch auch unterschiedlich ausgeführt sein. Beispielsweise können auch Kombinationen vorgesehen sein, wobei beispielsweise eine Außenseite glatt ausgeführt sein kann, wohingegen innenseitig Kugel- und/oder Zylindersegmente vorgesehen sind.
Sofern Kugel- und/oder Zylindersegmente vorgesehen sind, weisen diese bevorzugt einen Durchmesser von weniger als 2,5 cm und besonders bevorzugt einen Durchmesser von weniger als 1 cm auf. Dies hat sich für typische Anwendungen als vorteilhaft erwiesen. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhafte Druckverteilung erreicht und die Wandstärke auf das minimal notwendige Maß reduziert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung liegen zumindest einige oder alle Eintrittsstellen an einer jeweiligen Grenze zwischen zwei aneinander angrenzenden Kugel- und/oder Zylindersegmenten. Dies hat sich im Hinblick auf die Stabilität als vorteilhaft erwiesen.
Bevorzugt verlaufen die Innenfäden ganz oder teilweise frei im Innenraum. Weiter bevorzugt sind sie im Innenraum nicht in eine Matrix oder einen Liner eingebettet. Dadurch kann eine bestmögliche Raumausnutzung erreicht werden. Die entsprechende Ausführung kann sich auf alle Innenfäden oder auch nur auf einen Teil der Innenfäden beziehen. Letztlich kann jeder Innenfaden, der nicht durch einen Liner und/oder eine Matrix ummantelt ist, zu einer im Vergleich zur ummantelten Ausführung besseren Raumausnutzung führen.
Innenfäden und Wandungsfäden sind bevorzugt miteinander in einer Leinwandbindung, in einer Köperbindung oder in einer M-zu-N-Bindung verflochten. Derartige Verflechtungsverfahren haben sich für typische Anwendungen als vorteilhaft erwiesen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung verspannen die Innenfäden die Wandung in einer Raumrichtung, in zwei Raumrichtungen oder in drei Raumrichtungen. Dadurch kann eine entsprechende Stabilität in den jeweiligen Raumrichtungen erreicht werden. Auf spezifische geometrische Bedürfnisse kann Rücksicht genommen werden.
Bevorzugt sind die Innenfäden teilweise in eine Matrix eingebettet, so dass eine Anzahl von außenliegenden, jeweils gasdicht abgegrenzten Kammern im Innenraum ausgebildet werden. Diese können insbesondere nahe einer Innenfläche der Wandung liegen. Dadurch kann eine zusätzliche Abdichtung an der Außenseite erreicht werden, so dass beispielsweise ein noch weiter innen liegender Innenraum des Druckbehälters durch die gasdicht abgegrenzten Kammern von einer äußeren Wandung abgegrenzt wird.
Dadurch kann beispielsweise eine Resistenz gegenüber Stößen oder mechanischen Beschädigungen erhöht werden. Außerdem kann durch derartige Kammern eine Leckprüfung durchgeführt werden, da diese unabhängig voneinander unter Druck gesetzt werden können.
Die hierin offenbarte Technologie betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines Druckbehälters wie hierin beschrieben. Bezüglich des Druckbehälters kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Bei dem Verfahren werden die Wandungsfäden mit jeweiligen benachbarten oder umgreifenden Abschnitten der Innenfäden in ein Bad eines Matrixmaterials getaucht. Das Matrixmaterial bildet dabei durch Hochsteigen entlang der Innenfäden konkave Begrenzungsflächen der Wandung zwischen den Innenfäden aus.
Durch eine derartige Herstellung von konkaven Begrenzungsflächen der Wandung kann eine bessere Resistenz gegenüber hohen Drücken erreicht werden. Das beschriebene Verfahren, welches auf dem Eintauchen in ein Bad des Matrixmaterials basiert, hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um derartige konkave Begrenzungsflächen ohne hohen apparativen Aufwand auszubilden.
Dementsprechend sind bei einem Druckbehälter wie hierin beschrieben bevorzugt konkave Begrenzungsflächen der Wandung ausgebildet, insbesondere im Inneren, und insbesondere derart, dass jeweils an einem Innenfaden der jeweils am weitesten innen liegende Punkt der Wandung ist.
Die Wandungsfäden können beispielsweise ein Netz oder eine lineare Struktur bilden. Für die Wandung oder auch für Innenfäden, welche in eine Matrix eingebettet werden sollen, kann insbesondere ein Matrixmaterial verwendet werden, welches ohne Liner auskommt, d.h. ohne Liner eine ausreichende Dichtigkeit gegen Austritt eines zu lagernden Gases aufweist. Alternativ dazu können jedoch auch separate Liner verwendet werden, welche beispielsweise in flüssiger Form in das Innere des Druckbehälters gegeben werden können, wobei der Druckbehälter anschließend bewegt wird, um die gesamte innere Oberfläche der Wandung des Druckbehälters zu benetzen.
Bevorzugt liegen sich jeweilige Eintrittsstellen eines Innenfadens paarweise gegenüber. Dadurch kann eine vorteilhafte Verspannung und Resistenz gegenüber hohen Drücken erreicht werden.
Durch die Verwendung von kleinen Durchmessern bei Kugel- und/oder Zylindersegmentförmiger Wandung kann nicht nur die Volumeneffizienz verbessert werden aufgrund besserer Anpassung an eine planare Wand oder andere Umgebungen, sondern es kann zusätzlich auch der Dickwandeffekt vermieden werden, der eine immer stärker reduzierte Zugspannung mit dem steigenden Radius zwischen Innenradius und Außenradius bedeutet. Auch dies bewirkt somit eine weitere Verbesserung der Volumeneffizienz. Bevorzugt werden deshalb wenige Lagen und insbesondere bevorzugt nur eine Lage von Fasermaterial verwendet.
Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigen:

1: einen Druckbehälter,
2: eine erste mögliche Anordnung von Innenfäden,
3 eine zweite mögliche Anordnung von Innenfäden,
4: eine dritte mögliche Anordnung von Innenfäden, und
5: eine mögliche Verankerung von Innenfäden.

1 zeigt einen Druckbehälter 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Druckbehälter 5 weist eine Wandung 10 auf. Die Wandung 10 hat eine Außenseite 12 und eine Innenseite 14. Die Wandung 10 umschließ einen Innenraum 8, in welchem unter Druck stehendes Gas oder andere Substanzen gelagert werden können.
Die Wandung 10 wird gebildet aus einer Anzahl von Wandungsfäden 20 sowie einer Matrix 22, in welcher die Wandungsfäden 20 eingebettet sind. Die Wandungsfäden 20 sind dabei vorliegend in einer nicht weiter dargestellten netzartigen Struktur angeordnet.
Im Inneren des Druckbehälters 5 ist eine Innenstruktur 9 mit einer Anzahl von vertikalen Innenfäden 30 und horizontalen Innenfäden 32 angeordnet. Die Innenfäden 30, 32 treten dabei an jeweiligen Eintrittsstellen 16 in die Wandung 10 bzw. in die Matrix 22 ein.
Wie gezeigt umgreift dabei jeweils ein Innenfaden 30, 32 einen Wandungsfaden 20. Hierdurch sind die Innenfäden 30, 32 mit den Wandungsfäden 20 verflochten, wodurch eine besonders hohe Stabilität hergestellt werden kann. Grundsätzlich sind die Innenfäden 30, 32 in der Matrix 22 verankert.
Wie gezeigt liegen Eintrittsstellen 16, an welchen die Innenfäden 30, 32 in die Wandung 10 eindringen, jeweils paarweise gegenüber. Die Innenfäden 30, 32 können auf diese Weise in vorteilhafter Weise eine Stabilität des Druckbehälters 5 gewährleisten, da ein Auseinanderziehen jeweiliger Eintrittsstellen 16 und damit auch der Wandung 10 durch die Innenfäden 30, 32 verhindert werden kann. Dies erlaubt eine höhere Druckbelastung bei gleichbleibender Wandungsstärke oder eine geringere Wandungsstärke für einen bestimmten Druck.
Es hat sich gezeigt, dass gemäß einer vorteilhaften Ausführung lediglich bei der Wandung 10 die Innenfäden 30, 32 in die Matrix 22 eingebettet sind, um ein Abrutschen zu verhindern. Für den rein auf Zug belasteten Innenraum 8 kann auf eine Matrix um die Innenfäden 30, 32 ansonsten verzichtet werden. Die Innenfäden 30, 32 liegen also frei im Innenraum 8. Dies spart beispielsweise bei einem angenommenen Faservolumengehalt von 60 % insgesamt 40 % des Volumens aller inneren Wände, wobei dieses somit frei gewordene Volumen zusätzlich zur Speicherung von Kraftstoff zur Verfügung steht. Die Innenwände werden mit anderen Worten zu Zugstreben reduziert.
Die Verankerung der Innenfäden 30, 32 in der Wandung 10 wird wie bereits erwähnt durch die in der Wandung 10 verlaufenden Wandungsfäden 20 unterstützt. Es können auch mehrere und sich überkreuzende Wandungsfäden 20 zur Verankerung von jeweils einem Innenfaden 30, 32 verwendet werden. Umgekehrt kann auch ein Wandungsfaden 20 zur Verankerung von jeweils mehreren Innenfäden 30, 32 dienen. Mit anderen Worten sind alle Bindungsarten wie beispielsweise Leinwand, Köper oder m-zu-n von Geweben auch auf das Zusammenspiel von Wandungsfäden 20 und Innenfäden 30, 32 anwendbar.
2 zeigt eine alternative Ausführung, in welcher lediglich eine Zugverstrebung durch Innenfäden 30 in einer Dimension vorhanden ist. 3 zeigt die bereits aus 1 bekannte Ausführung, in welcher eine Verstrebung in zwei Dimensionen durch Innenfäden 30, 32 vorhanden ist. 4 zeigt eine nochmalige Alternative, wobei eine Verstrebung in drei Dimensionen durch Innenfäden 30, 32, 34 vorhanden ist. Derartige Ausführungen können in einem Druckbehälter 10 verwendet werden. Auch andere Anordnungen von Innenfäden 30, 32, 34 sind jedoch möglich.
Raumrichtungen, in welchen keine Verstrebung durch Innenfäden 30, 32, 34 vorhanden ist, können beispielsweise jeweils mit Lösungen wie bei der Gestaltung konventioneller Drucktanks ausgeführt werden. Durch die Verlagerung von Fasern bzw. Fäden von der Wandung 10 in den Innenraum können Räume gestaltet werden, die von traditionellen Lösungen wie beispielsweise Zylinder oder Kugel deutlich abweichen und nun über planare Tankwände verfügen können. Ein Liner kann auf der Innenseite der Außenwand aufgebracht werden. Bevorzugt kann jedoch auch ein Matrixmaterial verwendet werden, welches die Verwendung eines Liners als separate Permeationsbarriere unnötig macht. Insbesondere können hierfür Thermoplaste oder Duroplaste als Matrixmaterial eingesetzt werden.
5 zeigt eine alternative Ausführung der Verankerung eines Innenfadens 30 in der Wandung 10, welche mit der in 1 gezeigten Ausführung in einem Druckbehälter kombiniert oder auch ausschließlich als Alternative verwendet werden kann. Dabei umgreift der Innenfaden 30 keinen Wandungsfaden 20, sondern ist zwischen den Wandungsfäden 20 und der Außengrenze 12 der Wandung 10 in etwa T-förmig in die Matrix 22 eingebettet. Auch dadurch können eine hohe Stabilität und eine gute Verankerung erreicht werden. Die Wandungsfäden 20 würden bei entsprechender Beanspruchung trotzdem als Stabilisierung für den Innenfaden 30 dienen.
Auch ein „halbes T“, bzw. ein „L“, also eine Einbettung nach im Wesentlichen einer Seite ist möglich. Bevorzugt ist jedoch eine dreidimensionale Einbettung, also ein Verlauf der Innenfaser 30 in der Matrix 22 so, dass der Verlauf der Innenfaser im Innenraum 8 und in der Matrix 22 nicht in einer Ebene liegt. Beispielsweise könnte der Verlauf in der Matrix 22 einen Kreis, eine Ellipse oder eine „8“ beschreiben.
Die Herstellung der Matrix für die Wandung 10 kann durch unterschiedliche Verfahren erfolgen. Beispielsweise kann die spätere Wandung bzw. können die Wandungsfäden 20 in ein Harzbad getaucht werden. Die Schwerkraft und Kapillarkräfte können dabei bewirken, dass das Matrixmaterial sich so um die Innenfäden 30, 32, 34 legt, dass Steifigkeitssprünge vermieden werden. Auch additive Fertigungsmethoden, insbesondere Flüssigmaterialverfahren, können dafür eingesetzt werden. Die Durchführung von sowohl Bad- und Eintauch-Methoden als auch von Flüssigmaterialverfahren wird durch die planare Geometrie der Tankwand deutlich erleichtert.
Bevorzugt können bei der Herstellung der Tankwand durch die Matrix auch konkave Strukturen um die Innenfäden 30, 32, 34 entstehen, und zwar vom Innenraum aus betrachtet. Dies ist bereits in 1 gezeigt. Derartige konkave Strukturen wirken sich günstig auf die Festigkeitseigenschaften aus, da die auf die Außenwand wirkende Kraft gut auf die Innenfäden 30, 32, 34 verteilt wird.
Idealerweise wird der Druckbehälter 10 so gestaltet, dass mit steigendem Innendruck eine allseits gleichmäßige Dehnung erfolgt. Dadurch werden Biegekräfte weitgehend vermieden.
Die Flächendichte der in der Außenwand verankerten Innenfäden 30, 32, 34 beeinflusst direkt die Steifigkeitseigenschaften des jeweiligen Flächenelements. Durch die Anpassung der Flächendichte der in der Wandung 10 verankerten Innenfäden 30, 32, 34 kann somit die gleichmäßige Dehnung gestaltet oder erzwungen werden. Insbesondere kann dies in der Nähe von Kanten und Ecken eingesetzt werden, da die Wandung 10 durch die Wandungsfäden 20 eine Eigensteifigkeit quer zu den Innenfäden 30, 32, 34 besitzt, welche für die Auslegung des Druckbehälters 10 berücksichtigt wird.
Um die Behältersicherheit noch weiter zu erhöhen, kann vom vollständigen Verzicht auf Liner und Matrixmaterial für alle innenliegenden Wände bzw. Innenfäden 30, 32, 34 abgesehen werden. Stattdessen kann durch gezielten Einsatz von Matrix, und eventuell auch Liner, für Innenwände, die sich nahe an der Tankwand 10 befinden, eine Art Doppelwandigkeit oder allgemein Mehrfachwandigkeit erreicht werden. Dies kann beispielsweise für Leckdiagnosen eingesetzt werden. Darüber hinaus wird das Verhalten gegenüber äußeren mechanischen Einflüssen beispielsweise im Fall eines Crashs verbessert.
Ganz allgemein verbessern die Innenfäden 30, 32, 34 im Innenraum 8 die Bersteigenschaften, da diese ein Strömungshindernis für sehr hohe Geschwindigkeiten, wie sie bei einem Tankbersten auftreten würden, darstellen und somit die Druckwelle im Berstereignis effektiv abflachen können. Durch die Wandungsfäden 30, 32, 34 ohne umgebendes Matrixmaterial wird eine sehr effiziente Wärmeübertragung zur Wandung 10 erreicht. Darüber hinaus stellen die Innenfäden 30, 32, 34 eine sehr große Oberfläche dar.
Beispielsweise kann zur Herstellung der Wandung 10 auch ein kurzfaserverstärkter Kunststoff oder eine Metalllegierung verwendet werden, wobei beispielsweise sehr kostengünstige Extrusionsverfahren verwendet werden können. Bevorzugt sollte im Fall von kurzfaserverstärktem Kunststoff eine Umformung derart erfolgen, dass dabei eine Ausrichtung der Fasern in Belastungsrichtung des Drucktanks 10 stattfindet. Auch hier lassen sich wieder additive Herstellungsverfahren anwenden. So kann beispielsweise ein Pulverbettverfahren, bevorzugt mit einem Metallpulver, zum Einsatz kommen. Durch entsprechende Prozessführung kann so beispielsweise die Wandung 10 gasdicht, die Innenwände aber bewusst gasdurchlässig gestaltet werden.
Insgesamt hat es sich gezeigt, dass bei dem Druckbehälter 10 in den infrage kommenden Ausführungen eine sehr große Verbesserung der Volumeneffizienz erfolgt. Eine effiziente Nutzung von quaderförmigen oder anders gestalteten Bauräumen wird ermöglicht. Des Weiteren erfolgt eine sehr effiziente Wärmeleitung zur Wandung 10. Außerdem können durch eine interne Mehrwandigkeit ein Berstschutz und eine zusätzliche Sicherheit erreicht werden.

Claims

Druckbehälter (5), aufweisend - eine Wandung (10), welche einen Innenraum (8) umgibt, wobei die Wandung (10) eine Anordnung aus Wandungsfäden (20) und eine Matrix (22) aufweist, wobei die Anordnung in der Matrix (22) eingebettet ist, und - eine Innenstruktur (9), welche eine Anzahl von Innenfäden (30, 32, 34) aufweist, - wobei die Innenfäden (30, 32, 34) an jeweiligen Eintrittsstellen (16) in die Wandung (10) eintreten und in der Matrix (22) verankert sind, - wobei die Innenfäden (30, 32, 34) je zumindest zwei Eintrittsstellen (16) der Wandung (10) gegeneinander verspannen.
Druckbehälter (5) nach Anspruch 1, - wobei die Innenfäden (30, 32, 34) zur Verankerung in der Matrix (22) jeweils zwischen zwei Eintrittsstellen (16) eine Anzahl von Wandungsfäden (20) umgreifen und/oder zwischen einer Anzahl von Wandungsfäden (20) und einer Außenseite (12) der Wandung (10) durch die Matrix (22) verlaufen.
Druckbehälter (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der jeweilige Innenfaden (30, 32, 34) zwischen zwei seiner Eintrittsstellen (16) ausschließlich innerhalb der Matrix (22) verläuft.
Druckbehälter (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Wandung (10) glatt oder in Form aneinander angrenzender Kugel- und/oder Zylindersegmente ausgebildet ist.
Druckbehälter (5) nach Anspruch 4, - wobei zumindest einige oder alle Eintrittsstellen (16) an einer jeweiligen Grenze zwischen zwei aneinander angrenzenden Kugel- und/oder Zylindersegmenten liegen.
Druckbehälter (5) nach einen der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Innenfäden (30, 32, 34) ganz oder teilweise frei im Innenraum (8) verlaufen und/oder nicht in eine Matrix im Innenraum (8) oder einen Liner eingebettet sind.
Druckbehälter (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei Innenfäden (30, 32, 34) und Wandungsfäden (20) miteinander in einer Leinwandbindung, in einer Köperbindung oder in einer m-zun-Bindung verflochten sind.
Druckbehälter (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Innenfäden (30, 32, 34) die Wandung (10) in einer Raumrichtung, in zwei Raumrichtungen oder in drei Raumrichtungen verspannen.
Druckbehälter (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Innenfäden (30, 32, 34) teilweise in eine Matrix eingebettet sind, so dass eine Anzahl von außenliegenden, jeweils gasdicht abgegrenzten Kammern im Innenraum (8) ausgebildet werden.
Verfahren zum Herstellen eines Druckbehälters (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Wandungsfäden (20) mit jeweiligen benachbarten oder umgreifenden Abschnitten der Innenfäden (30, 32, 34) in ein Bad des Matrixmaterials getaucht werden, - wobei das Matrixmaterial durch Hochsteigen entlang der Innenfäden (30, 32, 34) konkave Begrenzungsflächen der Wandung (10) zwischen den Innenfäden (30, 32, 34) ausbildet.